Aitex avanza en el reciclado químico de residuos textiles

25/04/2024

Diversos sectores industriales, que abarcan desde la industria textil hasta la industria de la automoción o la construcción, han sido consumidores de grandes cantidades de polímeros sintéticos en las últimas décadas. Estos sectores han operado bajo un paradigma de producción, distribución y consumo lineal, lo que ha demostrado ser insostenible debido a la creciente generación y acumulación de residuos. Tradicionalmente, la mayoría de polímeros sintéticos han sido diseñados para ofrecer rendimiento y durabilidad, lo que implica una baja degradabilidad. Este hecho ha exacerbado el problema de acumulación de residuos.

La industria textil a nivel mundial ha tenido un impacto ambiental considerable. Para ponerlo en perspectiva, esta industria ha consumido aproximadamente 93 mil millones de metros cúbicos de agua, lo que representa más del 20% de la contaminación global de los recursos hídricos. Además, ha sido responsable de la generación de 92 millones de toneladas de residuos, contribuyendo de manera significativa, entre un 3 y un 10%, a las emisiones totales de gases de efecto invernadero (_¹).

Como resultado, el impacto ambiental vinculado a la industria textil se ha convertido en uno de los temas más importantes de la agenda global actual. El aumento en el consumo de productos textiles por parte de la población, combinado con el actual modelo de consumo, ha llevado a la generación de volúmenes significativos de residuos. En España, por ejemplo, se estima que la cantidad anual de ropa desechada asciende a 1.000.000 de toneladas (_²). Por lo que, si no se implementan cambios sustanciales en el actual modelo industrial, las proyecciones indican que estas cifras podrían aumentar al menos en un 50% para el año 2030.

Tecnologías de reciclado

Actualmente, con las tecnologías de reciclado disponibles en Europa, menos de la mitad de la ropa usada se recolecta para su reutilización o reciclaje cuando ya no se necesita, y solo el 1% se recicla en ropa nueva. En los últimos años, con el objetivo de dar respuesta al problema de la mala reciclabilidad de los polímeros de origen fósil, están emergiendo diferentes tecnologías basadas en el reciclaje químico, ya que los métodos tradicionales, como el primario (reuso-reutilización), el secundario (mecánico/termo-mecánico) y el cuaternario (recuperación de energía) no han proporcionado resultados satisfactorios. Este enfoque en el reciclaje químico no solo está en consonancia con los objetivos del Pacto Verde Europeo, que promueve una economía más circular y sostenible, sino que también destaca la necesidad apremiante de innovar en la gestión de residuos textiles para mitigar los efectos negativos de la moda rápida y el desperdicio de prendas. La circularidad, en este contexto, se convierte en una parte fundamental de la estrategia europea para reducir el impacto ambiental de la industria de la moda y promover prácticas más sostenibles a lo largo de toda la cadena de valor.

Concretamente, en el sector textil, de los 113 millones de toneladas de fibras producidas a nivel mundial en 2021, aproximadamente el 64% fueron fibras sintéticas, el 30% fibras naturales y el 6% fibras artificiales. Entre las fibras sintéticas, destaca el poliéster, con una cuota de mercado de aproximadamente el 90% del total de las fibras sintéticas, lo que representa una producción de 60 millones de toneladas anuales y una participación global del 54% (Figura 1) (_³).

Figura 1. Producción mundial de fibras en 2021.

Así, en las últimas décadas, el poliéster se ha convertido en la fibra más empleada gracias a su ligereza, bajo coste y altas prestaciones mecánicas. En la actualidad, la principal tecnología de reciclado de poliéster es el reciclaje termo-mecánico, dada su sencillez y bajo coste. El reciclado termo-mecánico consiste en un proceso físico en que los residuos textiles se clasifican, se lavan y se reprocesan mediante un proceso de extrusión (fusión). Las desventajas de este método residen, principalmente, en la heterogeneidad de los residuos sólidos y el deterioro de las propiedades del producto en cada ciclo de extrusión. Es por ello que, la mayoría de las prendas que se reciclan mecánicamente pierden el 75% de su valor, por lo que no suelen emplearse para fabricar nuevos productos textiles, sino que se transforman en materiales con menores requisitos técnicos, tales como piezas de inyección o materiales de relleno (_⁴).

Por su parte, entre las diferentes tecnologías de reciclado químico, cabe destacar la purificación con disolventes, la despolimerización térmica y la despolimerización catalítica. Debido a las múltiples ventajas que presenta la despolimerización catalítica frente al resto de tecnologías, esta estrategia está siendo estudiada en mayor profundidad por la comunidad científica, encontrándose las primeras plantas industriales en países como Japón, Estados Unidos o India (_⁵).

Concretamente, la despolimerización catalítica del poliéster consiste en dividir las cadenas poliméricas en sus unidades fundamentales o monómeros mediante reacciones catalíticas. Según el solvente empleado en la reacción de despolimerización, el proceso se denomina glicólisis (glicoles), hidrólisis (agua), metanólisis (metanol), aminólisis (aminas) o amonólisis (amoniaco). Una vez terminada la reacción, el monómero se aísla, se purifica y se emplea en un nuevo proceso de polimerización que permite obtener el polímero virgen. La principal ventaja de este proceso es que permite reciclar los residuos un número infinito de veces sin pérdida de propiedades (Figura 2).

Figura 2. Representación esquemática del proceso de despolimerización catalítica.

Resultados obtenidos

Por este motivo, el proyecto CHEMUP II se centra en el desarrollo y optimización del reciclado químico de poliéster, obteniéndose importantes avances técnicos en esta línea de investigación y facilitando progresivamente la transición hacia una economía circular.

Para llevar a cabo el reciclado químico de residuos textiles post-consumo, ha sido necesario, en primer lugar, estudiar y optimizar las condiciones de reacción de la glicólisis, así como posteriores tratamientos como el aislamiento y la purificación. Tras la clasificación de los residuos en origen por composición y color mediante tecnología Fibersort, estos han sido triturados y granceados, para así alimentar el proceso de manera eficiente. Posteriormente, han sido despolimerizados mediante un proceso de glicólisis, que, como se ha introducido anteriormente, implica el uso de etilenglicol como disolvente. En una primera etapa, la despolimerización del poliéster se ha realizado en un reactor batch de 20 L, lo que ha permitido la obtención, aislamiento y purificación del monómero (BHET) con rendimientos superiores al 90% y una pureza superior al 99.5%. Posteriormente, en una segunda etapa, se ha llevado a cabo el proceso de polimerización de BHET, obteniendo como producto un poliéster de viscosidad adecuada para la producción de nuevas fibras (IV = 0.62-0.65 g/dl) con un rendimiento superior al 98% (Figura 3).

Figura 3. Reciclado químico de residuos textiles de poliéster a escala piloto.

Por lo que, gracias a la ejecución del proyecto CHEMUP II, se ha estudiado, optimizado y validado el reciclado químico de residuos post-consumo de poliéster a escala piloto mediante un proceso de despolimerización-polimerización, lo que ha permitido la obtención de nuevas fibras de poliéster con propiedades similares al polímero virgen.

Este proyecto cuenta con el apoyo de la Conselleria d’Economia Sostenible, Sectors Productius, Comerç i Treball de la Generalitat Valenciana, a través del IVACE (IMAMCA/2022/6).